2025年中考物理专项：简单机械和功综合计算

2025年中考物理专项：简单机械和功综合计算 一、计算题 1．在河岸边架起如图所示装置，打捞沉入河底的圆柱形石料．石料高3m，横截面积500cm2，密度为kg/m3．装置的EF、OC两根柱子固定在地面，ED杆与EF固定连接，AB杆可绕O点转动，，配重M通过绳竖直拉着杆的B端．现用钢缆系住石料顶端挂在动滑轮下，电动机工作，使石料以0.2m/s的速度从水中匀速提升．AB杆处于水平位置．水面高度不变，动滑轮、钢缆及绳子的质量、轮与轴间的摩擦均不计，g取10N/kg． 求：（1）如果绳子不会被拉断，在石料被提升的过程中，为使配重M不离开地面，配重M的重力至少为多大？ （2）如果与电动机相连的绳子能承受的最大拉力为1800N，河的深度为8m，从石料底端离开河底开始计时，经过多长时间绳子被拉断？ （3）如果配重M的重力为1000N，动滑轮的重力不能忽略，石料在水中时滑轮组的机械效率是，石料完全离开水面后滑轮组的机械效率是，，求配重M对地面的压力为350N时，石料露出水面的高度． 2．一重力G＝2.5×10﹣3N的雨滴从高空由静止开始竖直落下（不计横向风的影响），设雨滴下落过程中受到的空气阻力F阻与下落速度的平方（v2）成正比，关系为F阻＝kv2，其中k为常数，且k＝1×10﹣4N•s2/m2。求： （1）该雨滴匀速下落时所受空气阻力的大小； （2）若雨滴匀速下落的距离为400m，则这个过程重力对雨滴做的功为多少J？ （3）雨滴匀速下落时的速度为多少？ 3．无人驾驶汽车也称为轮式移动机器人，主要依靠车内的以计算机系统为主的智能驾驶仪来实现无人驾驶。如图为一款无人驾驶汽车，车重为1.5×104N，汽车轮胎与水平地面的接触总面积为0.15m2。在某次测试中，该车从A地以20m/s的速度匀速行驶0.5h到达B地，这个过程中汽车牵引力的功率为40kW。求（g取10N/kg）： （1）该车静止时对地面的压强？ （2）该车匀速行驶时的牵引力大小？ （3）测试过程中，无人驾驶汽车牵引力做功多少？ 4．学校新近买了箱总质量为的物理实验器材，每套一箱．现在，某实验员需要把这批实验器材搬运到高的物理实验室． 该实验员需要做多少功？（不考虑他克服自身重力所做的功，取） 假设他身体可以提供的功率如图那样取决于所搬运物体的质量，若要尽可能快地把这批器材搬上去，那么他每次搬运的箱子数应为多少个？ 5．小明用如图所示的滑轮组将重为20N的物体以0.2m/s的速度匀速提升4s，绳子自由端拉力F为12N，不计绳重和摩擦．求： (1)小明对物体做的有用功 (2)动滑轮自重 ； (3)该滑轮组的机械效率 ． 6．2022年炎炎夏日，重庆北碚山火肆虐，“摩托骑士”们向山火逆行，重庆凡人善举凝聚向上力量！如图所示是某“摩托骑士”救火的情景，该车在的1000N牵引力作用下，匀速通过120m的平直路面用时15s。求： （1）此过程中该摩托车的速度； （2）此过程中该摩托车牵引力的功率。    7．一辆质量为1500kg的小车用625N的力通过如图滑轮组将质量为100kg的物体匀速提起（不计绳重和滑轮间摩擦）。 (1)滑轮组的机械效率是多少？ (2)动滑轮重为多少？ (3)已知小车的速度为3m/s，受到水平地面的摩擦阻力的大小是小车重力的0.3倍。此电动车牵引力的功率是多大？ 8．如图所示，重300牛的物体A在水平拉力F的作用下以5米/秒的速度在水平地面上做匀速直线运动，此时弹簧测力计的示数为10牛，若不计滑轮与绳的重及绳子与滑轮的摩擦，求： （1）A与水平地面之间的摩擦力； （2）拉力F； （3）在2秒内拉力做的功； （4）拉力的功率。 9．一辆轿车的质量为800kg，在水平路面上匀速前进，20min行驶了30km，轿车受到的阻力为。若该车每个轮子与地面的接触面积为。在此过程中，求： （1）轿车静止时对地面的压强； （2）轿车发动机的牵引力做的功； （3）轿车发动机牵引力做功的功率。 10．如图所示，用滑轮组提起重900N的物体，绳子自由端拉力F为400N，重物在20s内匀速升高了10m。求： （1）该过程中做的有用功； （2）拉力所做的功及功率； （3）滑轮组的机械效率。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 参考答案 1．(1)975N；(2)37s；(3)0.2m． 【详解】(1)[1]由 得石料的质量： 石料受到的重力： 滑轮组承重绳子股数n=2，则绳子的拉力： 配重恰好不离开地面时对地面的压力为零，配重对B点向下的拉力等于其重力，由杠杆平衡条件得： 所以： 则配重的重力至少为975N． (2)[2]受力如图所示 绳子的拉力： 石料完全离开水面时，绳子的拉力 可见，在完全离开水面前，当绳子拉力达到最大值．达到最大值时，石料受到的浮力是： 石料浸在水面下的高度： 由得； 绳子被拉断经过的时间： (3)[3]由题意可知： ………….① …………….② ……………③ 联立①②③， 得： 配重所受拉力： 对与杠杆： 故： 石料所受的浮力： 石料浸入水中的高度： 故石料露出水面的高度是0.2m 答：(1)配重M的重力至少为975N； (2)如果与电动机相连的绳子能承受的最大拉力为1800N，河的深度为8m，从石料底端离开河底开始计时，经过37s绳子被拉断； (3)石料露出水面0.2m． 2．（1）2.5×10﹣3N；（2）1J；（3）5m/s 【详解】解：（1）该雨滴匀速下落时受平衡力作用，所受空气阻力为 （2）若雨滴匀速下落的距离为400m，则这个过程重力对雨滴做的功为 （3）雨滴匀速下落时的速度为 答：（1）该雨滴匀速下落时所受空气阻力为2.5×10﹣3N； （2）若雨滴匀速下落的距离为400m，则这个过程重力对雨滴做的功为1J； （3）雨滴匀速下落时的速度为5m/s。 3．（1）105pa；（2）2000N；（3）7.2×107J 【详解】解：（1）水平地面上汽车对地面的压力 F=G=1.5×104N 地面的受力面积 S=0.15m2 由 知道，该车静止时对地面的压强 （2）汽车牵引力的功率 P=40kW=40000W 由于 故该车匀速行驶时的牵引力 （3）汽车行驶的时间 t=0.5h=0.5×3600s=1800s 所以，测试过程中，无人驾驶汽车牵引力做的功 W=Pt=40000W×1800s=7.2×107J 答：（1）该车静止时对地面的压强为105pa； （2）该车匀速行驶时的牵引力大小为2000N； （3）测试过程中，无人驾驶汽车牵引力做的功为7.2×107J。 4．该实验员需要做的功；假设他身体可以提供的功率如图那样取决于所搬运物体的质量，若要尽可能快地把这批器材搬上去，那么他每次搬运的箱子数应为个． 【详解】（ 1 ） W＝ mgh ＝ 300 kg×10 N/kg×14 m ＝ 4.2×10 4 J (2)由图象可知，人体提供的功率最大时，每次搬运的货物质量为30Kg，∵一箱质量：m′＝＝10kg，∴一次搬运3箱. 5． 16J 4N 83.3% 【详解】(1)根据物体的上升速度及时间，计算出上升的高度，再利用计算有用功． 物体上升的高度为： 小明对物体做的有用功为： (2)如图滑轮组由两段绳子拉着动滑轮，不计绳重和摩擦时： ， 即动滑轮自重为： (3)该滑轮组的机械效率为： 点睛：重点是功和机械效率的计算，根据图得到动滑轮由两段绳子拉着，所以拉力移动的距离是物体升高距离的2倍，拉力为物重和动滑轮重的一半，据此可计算动滑轮的重及滑轮组的机械效率． 6．（1）8m/s；（2）8000W 【详解】解：（1）摩托车的速度为 （2）牵引力做的功为 牵引力的功率为 答：（1）此过程中该摩托车的速度为8m/s； （2）此过程中该摩托车牵引力的功率为8000W。 7．(1)80% (2)250N (3)15375W 【详解】（1）由题图可知，动滑轮上有两段绳子，则拉力移动的距离为物体提升高度的2倍，则滑轮组的机械效率是 （2）因为拉力移动的距离为物体提升高度的2倍，则拉力为 即 解得。 （3）小车所受阻力为 根据题意可知小车匀速行驶，则水平方向受力平衡，即 所以电动车牵引力的功率是 8．（1）；（2）；（3）；（4） 【详解】解：（1）对A水平方向受力分析可知，受到向左的摩擦力和向右的弹簧拉力，由于物体匀速运动，所以受平衡力，则A与水平地面之间的摩擦力为 （2）不计滑轮与绳的重及绳子与滑轮的摩擦，对滑轮受力分析可知，受向左的弹簧拉力和向右的2根绳子的拉力，则 所以绳子拉力为 （3）动滑轮上绳子的速度是动滑轮速度的2倍，由于物体挂在动滑轮上，所以绳子的速度是物体速度的2倍，绳子的速度为 绳子移动的距离为 在2秒内拉力做的功为 （4）拉力的功率 答：（1）A与水平地面之间的摩擦力； （2）拉力F为； （3）在2秒内拉力做的功为； （4）拉力的功率。 9．（1）；（2）；（3） 【详解】解：（1）轿车静止时对地面的压力等于其重力，即 F=G=mg=800kg×10N/kg=8000N轿车与地面的接触面积为四个轮子与地面接触面积之和，即 S=4×0.02m2=0.08m2根据压强公式，轿车静止时对地面的压强为 （2）轿车在水平路面上匀速前进，受到的牵引力和阻力是一对平衡力，大小相等，即 F牵=f=8×102N轿车发动机牵引力做的功为 （3）轿车行驶的时间为 但注意，这里的时间单位需要转换为秒，即 轿车发动机牵引力做功的功率为 答：（1）轿车静止时对地面的压强为1×105Pa； （2）轿车发动机的牵引力做的功为2.4×107J； （3）轿车发动机牵引力做功的功率为2×104W。 10．（1）；（2），600W；（3）75% 【详解】解：（1）提起物体所做的有用功 （2）由图可知 提起物体所做的总功 提起物体所做的总功的功率 （3）滑轮组的机械效率 答：（1）该过程中做的有用功是； （2）拉力所做的功是，功率是600W； （3）滑轮组的机械效率是 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $$